Masa En Un Cuerpo E Interaccion Mecanica Aplicable A La Tercera Ley De Newton

RESUMEN

APLICACIÓN

Instrucciones: aplicando el modelo matemático de la segunda ley de Newton medir la masa de un objeto dinámicamente, al aplicar la misma fuerza constante a 2 objetos de diferente masa, durante el mismo tiempo

5 kg F = 10 N

10 kg F = 10 N

t = 3 segundos.

EJERCICIO

1) ¿Cuál de los objetos alcanzara mayor intensidad?

R ninguno, por que caen al mismo tiempo.

2) ¿Qué variable influye para alcanzar más o menos velocidad estando constante la fuerza y el tiempo en que se aplica?

R el aire

MASA DE UN CUERPO

Efectuemos experimentos con un carro con movimiento acelerado bajo la acción de una fuerza constante, además variemos la carga y midamos su aceleración. Los resultados de las primeras experiencias muestran que la aceleración producida por dicha fuerza disminuye al aumentar la carga. Por consiguiente la aceleración que recibe un cuerpo bajo la acción de una fuerza dada no solo depende del valor de la fuerza, si no de cierta propiedad física del cuerpo acelerado, se modifica al variar la cantidad de materia. Esta propiedad se le llama incierta. Cuanto mayor sea la inercia de un cuerpo tanto menor será la aceleración que este adquiera bajo la acción de una fuerza constante.

La medida de la inercia de un cuerpo es la magnitud física que recibe el nombre de masa del cuerpo. Al cargar el carro aumentamos su masa, debido a lo cual disminuye su aceleración adquirida. El valor de la masa de un cuerpo puede determinarse haciendo experimentos, en las que se acelera dicho cuerpo con una fuerza determinada.

El valor hallado así debería llamarse masa inerte (masa inercial o masa de inercia).

Puede tomarse como unidad de masa inerte la amasa de un cuerpo determinado para compararla con la masa de otros cuerpos.

Efectuamos ahora pruebas en las que vamos a imprimir aceleración a diversos cuerpos con una fuerza de valor constante. La aceleración no solo depende del valor de la fuerza sino de la inercia del cuerpo, del valor de su masa inerte. De la segunda ley de la dinámica se deduce la aceleración del cuerpo que es inversamente proporcional según su masa inerte. Supongamos que sobre un cuerpo de masa unitaria actúa una fuerza F y el cuerpo adquiere una aceleración a. Bajo la acción de esa misma fuerza un cuerpo de masa desconocida adquiere una aceleración a. Entonces, de acuerdo con la segunda ley:

F = km = kma.

Donde k es un coeficiente que depende solamente de las unidades legidas de esta última se desprende que:

F = ma

K

Por este método puede medirse en principio el valor de la masa de todo un cuerpo.

Ahora imaginemos un cuerpo sobre una superficie horizontal lisa. Supongamos que en estos experimentos la dirección de la fuerza horizontal, aplicada al cuerpo, sea diferente con respecto al mismo, esto puede lograrse variando la dirección de acción de dicha fuerza o haciendo girar previamente de cualquier manera el propio cuerpo. Sea cual fuere la fuerza horizontal que apliquemos al cuerpo y a cualquiera que sea la forma en que hagamos girar el cuerpo, la aceleración siempre será proporcional a la fuerza que actúa, y, la dirección y el sentido de la aceleración siempre coincidirán con la dirección y el sentido de dicha fuerza. Por consiguiente la masa es una magnitud escalar.

Designado por el m, el valor de la masa inerte del cuerpo se puede escribir la segunda ley de la dinámica en la forma siguiente:

F = kma

Donde F es la fuerza (vector), a, es la aceleración (vector), y k, cierto coeficiente que depende de la unidad elegida.

El hecho que halla, una de las leyes fundamentales de la física, un coeficiente que depende del valor y de la dimensión de las unidades elegidas crea una gran incomodidad. Por eso, se acostumbra elegir el valor de la unidad de masa (y su dimensión) de tal modo que el coeficiente sea adimensional y tenga un valor igual a la unidad k = 1.

Guía de preguntas

1) ¿Qué sucede con un móvil que lleva un movimiento acelerado por la acción de una fuerza constante, al aumentar la carga?

R disminuye la aceleración.

2) ¿Qué es la inercia?

R es la aceleración que recibe un cuerpo bajo la acción de una fuerza.

3) ¿Qué relación hay entre la carga y la inercia?

R la aceleración del cuerpo es inversamente proporcional a su masa inerte

4) ¿Cuál es la medida de la inercia?

R m/s

5) ¿A que se le llama masa inercial?

R al valor hallado.

6) ¿Qué diferencia hay entre la masa inercial y la masa gravitacional?

R la masa inercial tiene movimiento constante y la masa gravitacional no y

disminuye cuando se aleja de la tierra.

1) ¿Cuál es la medida de la masa inercial?

R kma

8) ¿Cómo se puede determinar la masa de un objeto desconocido, si se aplican fuerzas iguales a 2 objetos de diferente masa?

R

9) ¿Qué dirección y sentido lleva la aceleración cuando se aplica una fuerza desequilibrada?

R rectilínea.

10) ¿La masa es magnitud escalar o vectorial?

R escalar.

11) ¿La fuerza es magnitud escalar o vectorial

R vectorial.

INTERACCION MECANICA

(Paginas 95 – 101)

(Tercera, ley de Newton)

En cierta ocasión Arlenne y Víctor observaban como salían volando los cohetes de una iglesia y en la parte alta explotaban, soltando luces de colores, Víctor le pregunto a Arlenne, ¿Qué impulsa a los cohetes hacia arriba? Arlenne le contesto el cohete asciende por una fuerza que se origina al quemarse la pólvora.

¿Qué fuerza actúa sobre el cohete, y también con respecto a la tierra?

Diagrama de fuerza

(Cohete)

Fuerza que ejerce el cohete sobre

la propulsión

Fuerza que ejerce la propulsión sobre

El cohete y lo impulsa hacia arriba

La fuerza se presenta en pares, y cuando un par de fuerzas actúan en cuerpos diferentes se llama fuerza de acción y reacción, la cuales son de igual magnitud pero de sentido opuesto, como sucede con el cohete y la propulsión (fuerza en contacto).

Diagrama de fuerzas

(Cohete – tierra)

Fuerza que ejerce la tierra sobre

El cohete, atrayéndola hacia ella.

Fuerza que el cohete ejerce

bre la tierra, atrayéndolo hacia

el.

En este caso también hay otro par de fuerzas de acción y reacción, ya que son de la misma magnitud pero de sentidos opuestos y actúan en cuerpos diferentes: la Tierra y el cohete (fuerza a distancia).

RECAPITULACION

• Se llama fuerza en contacto, cuando a un objeto se le esta aplicando directamente la fuerza.

• Fuerza a distancia, cuando un objeto que se encuentra lejos o cerca sin tocar a otro objeto, presenta una influencia sobre el.

• Siempre que dos objetos interactúan aparecen 2 fuerzas o tamaño pero de sentido opuesto, pero actuando respectivamente sobre cada uno de ellos.

• La tercera ley de Newton se le conoce como la ley de la “acción y la reacción” pero es importante mencionar que ambos aparecen simultáneamente y aplicadas a objetos diferentes.

La persona “A” jala con una cuerda al objeto “B” arrastrándolo por el piso.

APLICACIÓN.

De la fábula del “burro flojo” se identifica la fuerza de acción y reacción con un diagrama.

Había una vez un ranchero que adquirió una hermosa e inteligente mula, con el objeto de trasportar con su ayuda los objetos de su rancho hasta el pueblo, el dueño del animal se había desecho de ella, pues decía que a pesar de ser grande y fuerte, la mula era a veces perezosa, por eso decidió venderla a un ranchero a bajo precia.

Una mañana muy temprano el ranchero cargo una carreta con los productos que tenia que vender al pueblo, acomodo varias cajas que contenían verduras y frutas. Terminando con gran entusiasmo trepo a la carreta y se dispuso a partir, pero la noble bestia se negó sistemáticamente a arrancar. De pronto escucho que la mula hablaba.

No tiene caso que me esfuerce por jalar la carreta dijo no va a resultar. Has de saber que existe una ley que dice que a toda acción corresponda una reacción igual y de sentido opuesto. Si yo tiro de la carreta, por más intensamente que lo haga, la carreta misma va a tirar de mí con igual fuerza hacia atrás, haciendo todo mi esfuerzo inútil.

CONSOLIDACION

Acerca de la enseñanza

De la ley de interacción de Newton.

Llamada también ley de acción y reacción, y que nosotros llamaremos ley de interacción de Newton.

Entre los ejemplos más usuales se encuentra el de un hombre

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